Quels contenus d’enseignement et d’apprentissage dans les ...
Exploration d’un ensemble d’Environnement d’apprentissage...
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J. Tchétagni, UQAM/TELUQ 1
Exploration d’un ensemble d’Environnement d’apprentissage à
base de connaissances (EABC)
J. Tchétagni, UQAM/TELUQ 2
• Revue AIED• Proposition d’une méthode d’interaction• [Exploration des EABC, Interaction]• Fin
Résumé
2
J. Tchétagni, UQAM/TELUQ 3
Artificial Intelligence in Education –AIED (1)
Psychologie Éducation
Informatique/Intelligence Artificielle/Systèmes Intelligents
Philosophie de la connaissance (Épistémologie)
J. Tchétagni, UQAM/TELUQ 4
AIED (2)
Philosophie de la connaissance (Épistémologie) ⇒ Connaître =
Expérience avec monde sensible
Raisonner sur la base de principes et de catégories (faits) universelles
Interagir avec le monde et construire la signification au fil du temps
Empirisme
Rationalisme
Pragmatisme/Socio-historique
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Psychologie
Associer stimulus du monde
sensible/Réponse Adéquate
Éducation
Psychologie Éducation ⇒ Apprendre =
Acquérir les structures
mentales pour le raisonnement
Résoudre un problème dans
son contexte réel et Interagir avec
les facteursBéhaviorisme
Cognitivisme
Socio-constructivisme
AIED (3)
J. Tchétagni, UQAM/TELUQ 6AIED (4)
Informatique/Intelligence Artificielle/Systèmes Intelligents
Empirisme
Rationalisme
Pragmatisme/Socio-historique
Béhaviorisme Cognitivisme Socio-constructivisme
Environnements d’apprentissage par la découverte
EABC Enseignement Assisté par ordinateur (CAI)
Systèmes Tuteurs Intelligents (STI)
Épistémologie
Psychologie Éducation
4
J. Tchétagni, UQAM/TELUQ 7AIED (5)
Informatique/Intelligence Artificielle/Systèmes Intelligents
Empirisme
Rationalisme
Pragmatisme/Socio-historique
Béhaviorisme Cognitivisme Socio-constructivisme
Organisation de l’environnement de découverte
Conceptio
n des EABC
(Sys
tèmes
auteu
rs)
Organisation des contenus
Organisation des connaissances
Épistémologie
Psychologie Éducation
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AIED (6): une autre perspective
Informatique/Intelligence Artificielle/Systèmes Intelligents
EABC Par modules
EABC
Multi Agents
Par modules +
moteur central Client/Serveur
Par modules intrinsèquement
intelligents
Conception architecturale
EABC pour formation à distance (E-learning)
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• Revue AIED• Proposition d’une méthode d’interaction• [Exploration des EABC, Interaction]• Fin
Résumé
J. Tchétagni, UQAM/TELUQ 10
Aujourd’hui (2)
• Analyse d’EABC
– Comment?
• Observations: Interagir avec une instance d’EABC
• Justification
• Test si possible
– Pourquoi cette approche alors que les articles existent?
Observation
SimQuest
CTATSystème Auteur
Rashi Inquiry TutorEnvironnement d’apprentissage par la découverte
Andes Physics Tutor
Ms Lindquist Tutor
Wayang Outpost System
Research Methods Tutor
STI
InstanceType d’EABC
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Base des Connaissances =
Base de Faits + Base de Règles
Moteur d’Inférence
Système Intelligent:
Générer des connaissances ou des états qui permettent/Correspondent à la résolution d’une
tâche, d’un but
Reconnaissance Input
Inférence
Prévision et Support
Adaptation
?
Exécute ou Opère Sur
Comporte
• Analyse d’EABC
– Comment?
• Observations: Interagir avec une instance d’EABC
• Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC?
• Test si possible
– Pourquoi cette approche alors que les articles existent?
Aujourd’hui (3)
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Aujourd’hui (4)Base des Connaissances du domaine: modèle du domaine
Base des Connaissances de l’apprenant (modèle apprenant)
Base des connaissances pédagogique (modèle
pédagogique)
Base des connaissances de communication (modèle nterface)
Moteur d’Inférence⇒
Soutient Apprentissage
EABC
Générer des connaissances ou des états qui permettent/Correspondent à l’apprentissage, l’amélioration
de l’apprentissage, etc.
Exécute ou Opère Sur
ComporteReprésentation des
connaissances
Reconnaissance Input
Inférence
Prévision et Support
Adaptation
?
• Représentation déclarative des connaissances du domaine
– Énonciation des lois et principes du domaine sous formes de faits (Représentations logiques: Base de Faits)
– Représentation des relations entre les éléments du domaines (Représentations graphiques: ontologies, réseaux bayésiens, etc.)
• Représentation procédurale des connaissances du domaine (Modèle Expert)
– Représentation du comportement de l’Expert dans la résolution d’une tâche particulière (Représentation logique: Système à base de Faits et de règles)
• Analyse d’EABC
– Comment?
• Observations: Interagir avec une instance d’EABC
• Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC?
• Test si possible
– Pourquoi cette approche alors que les articles existent?
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Aujourd’hui (5)Base des Connaissances du domaine: modèle du domaine
Base des Connaissances de l’apprenant (modèle apprenant)
Base des connaissances pédagogique (modèle
pédagogique)
Base des connaissances de communication (modèle nterface)
Moteur d’Inférence⇒
Soutient Apprentissage
EABC
Générer des connaissances ou des états qui permettent/Correspondent à l’apprentissage, l’amélioration
de l’apprentissage, etc.
Exécute ou Opère Sur
Comporte
• Représentation déclarative des connaissances de l’apprenant (Modèle Épistémique ou Modèle à long terme) ≅ Overlay du modèle du domaine
– Énonciation du niveau des connaissances de l’apprenant (Représentations logiques: Base de Faits (Si présent, alors connaissance correspondante maîtrisée);(Représentations graphiques: ontologies (niveau de maîtrise), réseaux bayésiens (Probabilité de maîtrise), etc.)
• Représentation procédurale des connaissances du domaine (Modèle Comportemental ou à Modèle à court terme)
– Représentation du comportement de l’apprenantdans la résolution d’une tâche particulière (Système à base de Faits et de règles, Grâphe de tâche/Espace problème). Exemple: Modèle Expert+Buggy Rules
Représentation des connaissances
Reconnaissance Input
Inférence
Prévision et Support
Adaptation
?
• Analyse d’EABC
– Comment?
• Observations: Interagir avec une instance d’EABC
• Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC?
• Test si possible
– Pourquoi cette approche alors que les articles existent?
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Aujourd’hui (6)Base des Connaissances du domaine: modèle du domaine
Base des Connaissances de l’apprenant (modèle apprenant)
Base des connaissances pédagogique (modèle
pédagogique)
Base des connaissances de communication (modèle nterface)
Moteur d’Inférence⇒
Soutient Apprentissage
EABC
Générer des connaissances ou des états qui permettent/Correspondent à l’apprentissage, l’amélioration
de l’apprentissage, etc.
Exécute ou Opère Sur
ComporteReprésentation des
connaissances
Reconnaissance Input
Inférence
Prévision et Support
Adaptation
?
• Analyse d’EABC
– Comment?
• Observations: Interagir avec une instance d’EABC
• Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC?
• Test si possible
– Pourquoi cette approche alors que les articles existent?
• Représentation des connaissances pédagogiques
– Diagnostic cognitif de l’apprenant• Comportemental (Model Tracing):
Reconnaître l’action de l’apprenant, Inférer sa démarche, Prédire la prochaine étape, Suggérer l’indice approprié (Conati et Al. 2002)
• Epistemique (Knowledge Tracing): Inférer les connaissances de l’apprenant à partir de sa performance (Tchétagni et Nkambou 2002)
– Support Didactique• Représentation des stratégies de support à
l’apprentissage, ainsi que des tactiques correspondantes
– Stratégie: Remédier; Tactique: Expliquer; Construire lasolution
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Aujourd’hui (7)Base des Connaissances du domaine: modèle du domaine
Base des Connaissances de l’apprenant (modèle apprenant)
Base des connaissances pédagogique (modèle
pédagogique)
Base des connaissances de communication (modèle nterface)
Moteur d’Inférence⇒
Soutient Apprentissage
EABC
Générer des connaissances ou des états qui permettent/Correspondent à l’apprentissage, l’amélioration
de l’apprentissage, etc.
Exécute ou Opère Sur
ComporteReprésentation des
connaissances
Reconnaissance Input
Inférence
Prévision et Support
Adaptation
?
• Représentation de la communication Apprenant-Machine
– Modèle de discours • Modéliser les interactions
possibles Apprenant/Système par tâche afin que la machine comprenne les input de l’apprenant. Pas de technique particulière d’IA mais le but est toujours d’appliquer les critères d’intelligence, à savoir …
– Accès à des informations pour l’apprentissage
• Accès à une représentation des connaissances du domaine
• Accès à son modèle
• Analyse d’EABC
– Comment?
• Observations: Interagir avec une instance d’EABC
• Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC?
• Test si possible
– Pourquoi cette approche alors que les articles existent?
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Aujourd’hui (8)
Environnement à base de connaissances pour la conceptiond’EABC (Systèmes Auteurs)
Générer des EABC ou des modèles conceptuels d’EABC VALIDES (à partir de connaissances reliées au design pédagogique, au domaine à
apprendre, à la nature d’une fonction pédagogique)
Comporte
Base des Connaissances du domaine dans une perspective pédagogique (pré-requis, acquisition,
etc.) : Analyser et planifier les objectifs d’apprentissage (Nkambou et Al. 2003)
Base des connaissances sur le design pédagogique (Psyche et Al. 2005)
Base de connaissances sur une fonction pédagogique (Tchétagni 2004, Projet de
Recherche)
Génération/Planification Curriculum
OntologiesExécute ou Opère Sur
• Analyse d’EABC
– Comment?
• Observations: Interagir avec une instance d’EABC
• Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC?
• Test si possible
– Pourquoi cette approche alors que les articles existent?
Base de connaissances?
Support au concepteur?
Génération?
Moteur d’Inférence⇒
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Aujourd’hui (9)
Environnement à base de connaissances pour la conception d’EABC (Systèmes Auteurs)
Générer des EABC ou des modèles conceptuels d’EABC VALIDES (à partir de connaissances reliées au design pédagogique, au domaine à
apprendre, à la nature d’une fonction pédagogique)
Comporte
Base des Connaissances du domaine dans une perspective pédagogique (pré-requis, acquisition,
etc.) : Analyser et planifier les objectifs d’apprentissage (Nkambou et Al. 2003)
Base des connaissances sur le design pédagogique (Psyche et Al. 2005)
Base de connaissances sur une fonction pédagogique (Tchétagni 2004, Projet de
Recherche)Assistance au concepteur
pédagogique
Ontologies
Exécute ou Opère Sur
• Analyse d’EABC
– Comment?
• Observations: Interagir avec une instance d’EABC
• Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC?
• Test si possible
– Pourquoi cette approche alors que les articles existent?
Base de connaissances?
Support au concepteur?
Génération?
Moteur d’Inférence⇒
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Aujourd’hui (10)
Environnement à base de connaissances pour la conception d’EABC (Systèmes Auteurs)
Générer des EABC ou des modèles conceptuels d’EABC VALIDES (à partir de connaissances reliées au design pédagogique, au domaine à
apprendre, à la nature d’une fonction pédagogique)
Comporte
Base des Connaissances du domaine dans une perspective pédagogique (pré-requis, acquisition,
etc.) : Analyser et planifier les objectifs d’apprentissage (Nkambou et Al. 2003)
Base des connaissances sur le design pédagogique (Psyche et Al. 2005)
Base de connaissances sur une fonction pédagogique (Tchétagni 2004, Projet de
Recherche)Assistance au concepteur
pédagogique Base de Faits et de Règles
Exécute ou Opère Sur
• Analyse d’EABC
– Comment?
• Observations: Interagir avec une instance d’EABC
• Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC?
• Test si possible
– Pourquoi cette approche alors que les articles existent?
Base de connaissances?
Support au concepteur?
Génération?
Moteur d’Inférence⇒
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Aujourd’hui (11)
• Justifier Votre Position:
– Le système serait il capable de fonctionner (avec les mêmes caractéristiques d’intelligence ou de au moins de présence d’une base de connaissances) sans les mécanismes que vous proposez ou que vous soupçonnez?
• Analyse d’EABC
– Comment?
• Observations: Interagir avec une instance d’EABC
• Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC?
• Test si possible
– Pourquoi cette approche alors que les articles sont disponibles?
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Aujourd’hui (12)
• Susciter votre réflexion
– Le but n’est pas de vérifier ou de comparer le système avec la description de l’article (presqu’impossible car …)
– Le but est de comprendre concrètement ce que sont les EABC en appliquant vos connaissances en AIED.
– Tant mieux si vos conclusions correspondent à l’article!! (Bon test)
• Analyse d’EABC
– Comment?
• Observations: Interagir avec une instance d’EABC
• Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC?
• Test si possible
– Pourquoi cette approche alors que les articles sont disponibles?
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Aujourd’hui (13)
• Justifier Votre Position:
– Le système serait il capable de fonctionner (avec les mêmes caractéristiques d’intelligence ou de au moins de présence d’une base de connaissances) sans les mécanismes que vous proposez ou que vous soupçonnez?
• Analyse d’EABC
– Comment?
• Observations: Interagir avec une instance d’EABC
• Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC?
• Test si possible
– Pourquoi cette approche alors que les articles sont disponibles?
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• Revue AIED• Proposition d’une méthode d’interaction• [Exploration des EABC, Interaction]• Fin
Résumé
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EABC (1)
• Démo RMT-Tutorhttp://alarm.cti.depaul.edu/rmt
• RMT-Tutor
– Domaine: Méthodes expérimentales en Sciences humaines
– Apprenant: Résout des problèmes en interagissant avec tuteur (mode STI) ou en répondant aux questions (mode CAI)
– Pédagogie: Donner Feedback– Interface: Espace réponse, navigation à travers les problèmes
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EABC(1)
• Analyse d’EABC
• Observations: Interagir avec une instance d’EABC
• Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC?
• Test si possible
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EABC (2)
• Démo Wayang Outposthttp://wayang.cs.umass.edu/Wayang/flash/#
• Wayang Outpost
– Domaine: Géométrie (niveau secondaire)– Apprenant: Résout des problèmes; passe des tests de calcul
mental et d’habileté de rotation spatiale (Pourquoi?)– Pédagogie: Fournir des indices sur demande ou …– Interface: Thèmes
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EABC(2)
• Analyse d’EABC
• Observations: Interagir avec une instance d’EABC
• Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC?
• Test si possible
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EABC (3)
• Ms Lindquist
– Domaine: Algèbre (secondaire)– Apprenant: Résout des problèmes en interagissant avec tuteur– Pédagogie: Co-construire les solutions– Interface: Espace réponse, navigation à travers les problèmes
• Démo Ms Lindquist
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EABC(3)
• Analyse d’EABC
• Observations: Interagir avec une instance d’EABC
• Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC?
• Test si possible
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EABC (4)
• Démo Andes• Andes
– Domaine: Physique (Collège, Université)– Apprenant: Résout des problèmes– Pédagogie: Donner un Feedback et fournir de l’aide– Interface: Espace réponse, outil de construction de solution,
accès aux connaissances du domaine
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EABC(4)
• Analyse d’EABC
• Observations: Interagir avec une instance d’EABC
• Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC?
• Test si possible
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EABC (5)
• Démo Rashi• Rashi Inquiry LE
– Domaine: Biologie médicale, écologie, etc.– Apprenant: Analyse un cas (problème réel) et le résout en
émettant des hypothèse– Pédagogie: Fournir des outils de constructions et de tests
d’hypothèses– Interface: Outils de cueillette et d’analyse des données sur le
cas
J. Tchétagni, UQAM/TELUQ 32
EABC(5)
• Analyse d’EABC
• Observations: Interagir avec une instance d’EABC
• Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC?
• Test si possible
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Conception-EABC (6)
• Démo CTAT• CTAT
– Conception d’un Pseudo – Tuteur par démonstration de divers comportements (Pas de base de connaissances)
– Conception d’un « Cognitive tutor » basé sur Jess
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EABC(6)
• Analyse d’EABC
• Observations: Interagir avec une instance d’EABC
• Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC?
• Test si possible
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J. Tchétagni, UQAM/TELUQ 35
Conception-EABC (7)
• Démo SimQuest• SimQuest
– Conception d’un environnement d’apprentissage par la découverte
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EABC(7)
• Analyse d’EABC
• Observations: Interagir avec une instance d’EABC
• Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC?
• Test si possible
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• Revue AIED• Proposition d’une méthode d’interaction• [Exploration des EABC, Interaction]• Fin
– Plus d’infos• [email protected]
Résumé